Caractéristiques générales et logiques d’implantation des surfaces élémentaires de plans d’eau de la zone d’étude
Hélène ANQUETIL et Josselin BARRY
novembre 27, 2024
Ce rapport d’analyse est un des livrables de l’étude cartographique menée par la direction Bretagne de l’Office Français de la Biodiversité ; il a vocation à présenter certains résultats et des pistes d’analyse des caractéristiques et logiques d’implantation des plans d’eau en Bretagne et Pays de la Loire.
L’ensemble des livrables et données associées à cette étude sont récapitulés au chapitre 6 de ce rapport.
1 Caractéristiques générales des surfaces élémentaires de plans d’eau
Dans ce document, sont considérés comme synonymes les termes surfaces élémentaires de plans d’eau et plans d’eau.
Point de vigilance : les surfaces élémentaires de plans d’eau définies dans la BD Topage peuvent être contigües et constituer un seul et même plan d’eau dans la réalité (une à plusieurs parties permanentes ainsi qu’une à plusieurs parties intermitentes). Ce cas de figure reste minoritaire en nombre, mais tend notamment à biaiser les analyses associées à la superficie des plans d’eau, particulièrement pour les plans d’eau des “masses d’eau plans d’eau” qui peuvent être morcelés en plusieurs surfaces élémentaires de plans d’eau.
Pour plus d’informations sur les surfaces élémentaires se référer au dictionnaire des données de la BD Topage.
La zone d’étude comprend les régions Bretagne et Pays de la Loire ainsi que les territoires des Schémas d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGE) limitrophes. Ce territoire peut également être intitulé “Bretagne et Pays de la Loire élargis” dans ce document. Cette zone couvre 995 masses d’eau et 3 054 communes :
Cette zone d’étude comporte 208 593 surfaces élémentaires de plans d’eau dont 177 421 sont situées en Bretagne et Pays de la Loire (soit 85% du jeu de données).
1.1 Différentes catégories de surfaces élémentaires de plans d’eau
Il est possible d’identifier plusieurs catégories de surfaces élémentaires de plans d’eau, qu’il conviendra par la suite de distinguer dans les analyses réalisées :
Persistance de la Surface élémentaire : degré de persistance de l’écoulement en eau ; peut-être permanent, intermittent ou inconnue. Les surfaces élémentaires de plans d’eau qualifiées d’intermittentes se rencontrent fréquemment sur les parties marnantes de grands plans d’eau, notamment des masses d’eau plans d’eau comme le Lac de Grand-Lieu ; certains petits plans d’eau isolés peuvent également être qualifiés d’intermittents. Par soucis de clarté dans la représeantation des données, les surfaces élémentaires dont la persistance est inconnue sont soustraites aux analyses ayant trait à ce paramètre (seulement 13 surfaces élémentaires sur la zone d’étude).
Surface élémentaire “Mare” : surface élémentaire de plan d’eau de moins de 500m² qui n’est pas directement connectée au réseau hydrographique et dont le type n’est pas un bassin de pisciculture, une gravière, une retenue de plan d’eau ou un réservoir.
Surface élémentaire “en zone de marais” : surface élémentaire de plan d’eau située en zone de marais, telle que retenue dans le cadre de l’étude (numérisation à partir du scan25, IGN).
Pour plus d’informations sur les modalités de construction, se référer aux métadonnées de la couche des surfaces élémentaires de plan d’eau
Voici la répartition des surfaces élémentaires de plans d’eau selon leur appartenance ou non à l’une de ces catégories dans la zone d’étude :
On dénombre, sur la zone d’étude, un total de 208 593 surfaces élémentaires de plans d’eau, parmi lesquelles :
- 161 815 sont qualifiées comme permanentes (78%),
- 49 836 sont assimilées à des mares (24%),
- 19 362 sont dénombrées en zone de marais (9%).
Certains plans d’eau peuvent cumuler plusieurs catégories. La catégorie la plus représentée concerne les plans d’eau permanents, n’étant ni des mares, ni situés en zone de marais, avec 112 251 surfaces élémentaires de plans d’eau (soit 54% de l’ensemble).
Les densités de plans d’eau en zones de marais étant plus élevées qu’ailleurs (11.1 surfaces élémentaires de plans d’eau / km² de marais et une densité surfacique de 6%), certains calculs de densité excluent ces zones.
Synthèse par échelle de territoire :
| Territoire | Superficie (km²) | Superficie de marais retenue (km²) | Nombre total de plans d’eau | Densité de plans d’eau par Km² | Nombre de plans d’eau (hors mares et marais) | Densité de plans d’eau par Km² (hors mares et marais) | Nombre de mares (hors marais) | Densité de mares par Km² (hors marais) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Zone d’étude | 74056 | 1739 | 208593 | 2.82 | 143790 | 1.99 | 45441 | 0.63 |
| Bretagne et Pays-de-la-Loire | 59805 | 1700 | 177421 | 2.97 | 121529 | 2.09 | 36615 | 0.63 |
| Bretagne | 27446 | 144 | 45880 | 1.67 | 39034 | 1.43 | 6642 | 0.24 |
| Pays-de-la-Loire | 32359 | 1556 | 131541 | 4.07 | 82495 | 2.68 | 29973 | 0.97 |
| Côtes-d’Armor | 6975 | 0 | 7728 | 1.11 | 6656 | 0.95 | 1072 | 0.15 |
| Finistère | 6768 | 0 | 7748 | 1.14 | 6688 | 0.99 | 1060 | 0.16 |
| Ille-et-Vilaine | 6832 | 141 | 18516 | 2.71 | 15583 | 2.33 | 2746 | 0.41 |
| Loire-Atlantique | 6993 | 524 | 28922 | 4.14 | 17230 | 2.66 | 5958 | 0.92 |
| Maine-et-Loire | 7161 | 0 | 28561 | 3.99 | 20829 | 2.91 | 7732 | 1.08 |
| Mayenne | 5208 | 0 | 16617 | 3.19 | 13375 | 2.57 | 3242 | 0.62 |
| Morbihan | 6872 | 4 | 11888 | 1.73 | 10107 | 1.47 | 1764 | 0.26 |
| Sarthe | 6238 | 0 | 21864 | 3.50 | 14608 | 2.34 | 7256 | 1.16 |
| Vendée | 6759 | 1032 | 35577 | 5.26 | 16453 | 2.87 | 5785 | 1.01 |
A noter que les densités “hors marais” sont calculées en déduisant de la superficie du territoire, la superficie retenue en zone de marais.
1.2 Sur zones humides, sur cours, sur nappe, sur source …
Plusieurs modes d’alimentation en eau des plans d’eau sont possibles :
Surface élémentaire “en zone humide” : surface élémentaire de plan d’eau qui intersecte une zone humide identifiée dans la couche seuillée de pré-localisation des zones humides (MNHN, probabilité de présence supérieure à 0).
Surface élémentaire “sur nappe” : surface élémentaire de plan d’eau qui intersecte avec les zones d’alluvions et la plupart des zones de colluvions de la BD CHARM (BRGM).
Surface élémentaire “sur cours” : surface élémentaire de plan d’eau qui intersecte le linéaire hydroagraphique de la BD Topage (IGN, OFB).
Surface élémentaire “sur source” : surface élémentaire de plan d’eau située à 50m maximum d’une source identifiée dans les nœuds hydrographiques de la BD Topage (IGN, OFB).
Pour plus d’informations sur les modalités de construction, se référer aux métadonnées de la couche des surfaces élémentaires de plan d’eau
Voici la répartition des surfaces élémentaires de plans d’eau hors mares et marais selon leur lien avec le réseau hydrographique (mode d’alimentation en eau) :
On dénombre, sur la zone d’étude, un total de 143 790 surfaces élémentaires de plans d’eau (soit 69%), qui sont hors mares, marais, parmi lesquelles :
- 76% (soit 109 552) sont implantées en zone humide ;
- 51% (soit 73 981), sont dites « connectées » au réseau hydrographique puisque situées soit directement sur cours d’eau, soit à proximité d’une source de cours d’eau, soit sur la nappe associée au cours d’eau (indépendamment de leur présence ou non en zone humide).
Parmi ces surfaces élémentaires de plans d’eau connectées (hors mares et marais) :
- 39% (soit 29 123) sont implantées directement sur cours d’eau ;
- seulement 2% (soit 1 778) cumulent les trois types d’alimentation en eau, à savoir sur cours, sur nappe et sur source.
La proportion de surfaces élémentaires de plans d’eau connectées varie peu selon les départements, entre un maximum de 64% dans le Morbihan et un minimum de 44% en Loire-Atlantique (en raison notamment du fait que les zones de marais ont été exclues de ce calcul, alors qu’elles sont densément équipées en surfaces élémentaires de plans d’eau).
Enfin, seulement 19% (soit 27 771) ne sont ni sur zone humide, ni connectées au réseau hydrographique.
Synthèse par échelle de territoire :
| Emprise | Nombre total de plans d’eau (hors mares et marais) | Nombre de plans d’eau en zone humide | % en zone humide | Nombre de plans d’eau connectés | % connecte | Nombre de plans d’eau sur nappe | % sur nappe | Nombre de plans d’eau sur cours | % sur cours | Nombre de plans d’eau sur source | % sur source |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Zone d’étude | 143790 | 109552 | 76.19 | 73981 | 51.45 | 52711 | 36.66 | 29123 | 20.25 | 15845 | 11.02 |
| Bretagne et Pays-de-la-Loire | 121529 | 94301 | 77.60 | 64093 | 52.74 | 46865 | 38.56 | 24495 | 20.16 | 13664 | 11.24 |
| Pays-de-la-Loire | 82495 | 61739 | 74.84 | 41104 | 49.83 | 31132 | 37.74 | 14604 | 17.70 | 8527 | 10.34 |
| Bretagne | 39034 | 32562 | 83.42 | 22989 | 58.89 | 15733 | 40.31 | 9891 | 25.34 | 5137 | 13.16 |
| Côtes d’Armor | 6656 | 5235 | 78.65 | 3752 | 56.37 | 2319 | 34.84 | 1842 | 27.67 | 910 | 13.67 |
| Finistère | 6688 | 5052 | 75.54 | 3663 | 54.77 | 2870 | 42.91 | 1475 | 22.05 | 746 | 11.15 |
| Ille et Vilaine | 15583 | 13920 | 89.33 | 9153 | 58.74 | 6494 | 41.67 | 3511 | 22.53 | 1899 | 12.19 |
| Loire Atlantique | 17230 | 13798 | 80.08 | 7604 | 44.13 | 5602 | 32.51 | 2359 | 13.69 | 1734 | 10.06 |
| Mayenne | 13375 | 9706 | 72.57 | 7796 | 58.29 | 5103 | 38.15 | 3792 | 28.35 | 1897 | 14.18 |
| Morbihan | 10107 | 8355 | 82.67 | 6421 | 63.53 | 4050 | 40.07 | 3063 | 30.31 | 1582 | 15.65 |
| Sarthe | 14608 | 11219 | 76.80 | 7938 | 54.34 | 6550 | 44.84 | 1887 | 12.92 | 1209 | 8.28 |
| Vendée | 16453 | 11740 | 71.35 | 8025 | 48.78 | 6545 | 39.78 | 3244 | 19.72 | 1752 | 10.65 |
1.3 Superficie des surfaces élémentaires de plans d’eau
A l’échelle de la zone d’étude, la distribution de la superficie des 208 593 surfaces élémentaires de plans d’eau est la suivante (échelle log), le choix a été fait de distinguer les superficies selon la persistance du plan d’eau (sauf 13 entités de persistance inconnue) :
La superficie moyenne est de 2 890m² et la superficie médiane de 656m².
- 42% des surfaces élémentaires ont une superficie inférieure ou égale à 500 m² ;
- 20% des surfaces élémentaires ont une superficie comprise entre 500 m² et 1000 m² (exclu) ;
- 38% des surfaces élémentaires ont une superficie supérieure ou égale à 1000 m².
La répartition par percentile des surfaces élémentaires de plans d’eau de la zone d’étude, en fonction de leur superficie, est la suivante :
| . | |
|---|---|
| 10% | 173.316 |
| 25% | 292.175 |
| 50% | 655.760 |
| 75% | 1785.910 |
| 90% | 4766.981 |
1.4 Surfaces élémentaires de plans d’eau et réseau hydrographique
1.4.1 Distance au plus proche cours d’eau
La distance moyenne au plus proche cours d’eau est de 181m et la distance médiane de 45m.
- 33% des surfaces élémentaires de plans d’eau sont situées à 10m ou moins d’un cours d’eau (dont 79% permanentes et 21% intermittentes) ;
- 48% sont situées à 35m ou moins d’un cours d’eau ;
- 59% sont situées à 100m ou moins d’un cours d’eau ;
- seulement 1% sont situées à plus d’un kilomètre d’un cours d’eau.
La répartition par percentile des surfaces élémentaires de plans d’eau de la zone d’étude, en fonction de la distance au plus proche cours d’eau, est la suivante :
| . | |
|---|---|
| 10% | 0.000000 |
| 25% | 6.012708 |
| 50% | 44.760544 |
| 75% | 236.069662 |
| 90% | 462.020281 |
1.4.2 Distance à la source la plus proche
La distance moyenne à la source la plus proche est de 458m et la distance médiane de 367m.
- 18% des surfaces élémentaires de plans d’eau de la zone d’étude sont situés à 100m ou moins d’une source.
La répartition par percentile des surfaces élémentaires de plans d’eau de la zone d’étude, en fonction de la distance à la source la plus proche, est la suivante :
| . | |
|---|---|
| 10% | 31.5544 |
| 25% | 156.7540 |
| 50% | 367.4978 |
| 75% | 622.9758 |
| 90% | 910.6835 |
1.4.3 Ordination de Strahler du plus proche cours d’eau
1.4.3.1 Nombre de plans d’eau par rang de Strahler du plus proche cours d’eau
Nous avons apparié le rang de Strahler du plus proche cours d’eau de chaque surface élémentaire de plans d’eau (qu’il soit sur cours ou non) afin d’étudier la répartition des surfaces élémentaires de plans d’eau selon l’arborescence du linéaire hydrographique.
Il y a 161 796 surfaces élémentaires de plans d’eau qui sont situées en rang 1 ou 2 de Strahler que l’on peut donc considérer comme étant situées en “tête de bassin versant”, ce qui représente 78% de l’ensemble des surfaces élémentaires de plans d’eau (dont 76% en rang 1).
1.4.3.2 Densité linéaire de plans d’eau par rang de Strahler du plus proche cours d’eau
Il nous a paru intéressant d’affiner cette première distribution en proposant une représentation par densité linéaire, qui consiste à diviser le nombre de surfaces élémentaires de plans d’eau par le linéaire cumulé de chacun des rangs de strahler de la zone d’étude.
Le nombre de surfaces élémentaires de plans d’eau proches d’un rang 1 ramené au linéaire total de cours d’eau de rang 1 dans la zone d’étude est bien supérieur à celui des autres rangs (2.4 surfaces élémentaires de plans d’eau par km de cours d’eau de rang 1, contre 1.5 plans d’eau par km de cours d’eau de rang 2 pour atteindre 0.5 plans d’eau par km de cours d’eau de rang 8).
1.4.4 Linéaire hydrographique intercepté par des plans d’eau
Le linéaire hydrographique intercepté par les plans d’eau rend compte du fait que les plans d’eau sur cours ont été implantés en lieu et place de cours d’eau préexistants.
Il y a 33 250 surfaces élémentaires de plans d’eau sur la zone d’étude qui sont considérées sur cours et interceptent l’écoulement naturel d’un cours d’eau, soit 16% de l’ensemble des surfaces élémentaires de plans d’eau. Voici, pour ces plans d’eau, la distribution de la longueur de linéaire intercepté :
Pour ces plans d’eau dits “sur cours”, la longueur moyenne de linéaire hydrographique interceptée est de 112m et la longueur médiane 54m.
1.4.5 Proportion du linéaire hydrographique du bassin versant des masses d’eau intercepté par des plans d’eau
Nous avons ici calculé la proportion du linéaire de réseau hydrographique intercepté par un plan d’eau par rapport au linéaire total du bassin versant de la masse d’eau.
Voici la répartition des masses d’eau selon le taux d’interception de leur linéaire hydrographique :
Le taux d’interception des cours d’eau par les plans d’eau est logiquement plus important pour les masses d’eau plans d’eau, constituées la plupart du temps par de grandes retenues en barrage provoquant l’ennoiement plus ou moins étendu du bassin versant amont et de son chevelu de cours d’eau.
La proportion moyenne de linéaire hydrographique interceptée hors masses d’eau plan d’eau est de 3% et la proportion médiane 2%.
La répartition par percentile des bassins versant de masses d’eau, en fonction de la proportion de leur linéaire hydrographique intercepté par un plan d’eau, est la suivante :
| . | |
|---|---|
| 10% | 0.4760754 |
| 25% | 1.0818346 |
| 50% | 2.3971059 |
| 75% | 4.2926324 |
| 90% | 7.0386571 |
2 Implantation des surfaces élémentaires de plans d’eau et lithologie
2.1 Classes lithologiques simplifiées de la zone d’étude
Voici la carte lithologique simplifiée de la zone d’étude (ⒸBRGM).
Synthèse par classe lithologique :
| Lithologie simplifiée | Superficie (km²) | Proportion de surface (%) | Superficie de marais retenue (km²) | Nombre total de plans d’eau | Densité numérique en plans d’eau par km² | Nombre de plans d’eau hors mares et marais | Densité numérique en plans d’eau hors mares et marais par km² |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Argiles | 6562 | 9.0 | 1 | 21134 | 3.22 | 15270 | 2.33 |
| Basaltes et rhyolites | 1323 | 1.8 | 0 | 3621 | 2.74 | 2608 | 1.97 |
| Calcaires, marne et gypse | 8234 | 11.2 | 16 | 15926 | 1.93 | 11034 | 1.34 |
| Craies | 5937 | 8.1 | 0 | 17501 | 2.95 | 12535 | 2.11 |
| Gneiss | 5273 | 7.2 | 85 | 15505 | 2.94 | 10512 | 2.03 |
| Granites | 13302 | 18.2 | 32 | 34821 | 2.62 | 26872 | 2.02 |
| Micaschistes | 2581 | 3.5 | 27 | 7906 | 3.06 | 5841 | 2.29 |
| Ophiolites | 45 | 0.1 | 10 | 172 | 3.80 | 76 | 2.14 |
| Sables | 3150 | 4.3 | 1157 | 22452 | 7.13 | 5565 | 2.79 |
| Schistes et grès | 26854 | 36.7 | 143 | 69555 | 2.59 | 53477 | 2.00 |
Les densités “hors marais” sont calculées en déduisant de la superficie du territoire considérée, la superficie retenue en zone de marais.
Points de vigilance : La classe lithologique des « ophiolites » concerne seulement 0,1% de la zone d’étude, et le cumul des classes « Basaltes et Rhyolithes », « Micaschistes » et « Sables » n’atteint pas 10% de la superficie de la zone d’étude.
2.2 Densités de plans d’eau selon la lithologie simplifiée
Nous avons apparié par jointure spatiale la lithologie simplifiée aux surfaces élémentaires de plans d’eau.
Nous avons ainsi pu étudier la densité numérique de ces plans d’eau selon le type de lithologie simplifiée :
Ainsi que la densité surfacique de ces plans d’eau selon la lithologie simplifiée :
La classe lithologique dont les densités sont les plus fortes est le Sable. Toutefois, nous pouvons ici percevoir l’influence des zones de marais, dont le nombre de surfaces élémentaires est très important.
Nous avons donc recalculé ces densités, sans les surfaces élémentaires de plans d’eau situées en zone de marais (ni les mares) :
De même pour la densité surfacique :
Il ne semble pas y avoir d’implantation préférentielle des plans d’eau en fonction de la lithologie.
2.3 Superficie selon la lithologie
Nous avons écarté ici les mares et les marais pour étudier plus spécifiquement la répartition de la superficie des plans d’eau en fonction de leur lithologie.
Les caractéristiques de superficie des surfaces élémentaires de plans d’eau ne semblent pas corrélées aux classes lithologiques.
2.4 Persistance selon la lithologie
Nous avons enfin observé la proportion des types de persistance des surfaces élémentaires de plans d’eau en fonction des classes de lithologie simplifiée :
Ce résultat montre une forte proportion de plans d’eau intermittents dans la classe lithologique “Sables”, vraisemblablement liée aux zones de marais sur sable (cf. analyses précédentes).
3 Implantation des surfaces élémentaires de plans d’eau et types de masse d’eau
3.1 Types de masses d’eau de la zone d’étude
Ce chapitre présente une série d’analyses à l’échelle des masses d’eau, desquelles ont été exclues les masses d’eau plans d’eau :
| Type de masse d’eau | Nombre de masses d’eau | Superficie (km²) | Proportion de surface (%) | Superficie de marais retenue (km²) | Nombre total de plans d’eau | Densité numérique en plans d’eau par km² | Nombre de plans d’eau hors mares et marais | Densité numérique en plans d’eau hors mares et marais par km² |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| cotiere | 34 | 2506 | 3.5 | 179 | 13439 | 5.36 | 3719 | 1.60 |
| cours deau | 875 | 67760 | 93.6 | 1030 | 185391 | 2.74 | 134120 | 2.01 |
| transition | 31 | 2110 | 2.9 | 270 | 6330 | 3.00 | 3506 | 1.91 |
Les densités “hors marais” sont calculées en déduisant de la superficie du territoire considérée, la superficie retenue en zone de marais.
3.2 Densités de plans d’eau en fonction du type de masses d’eau
Nous avons ici étudié les densités de plans d’eau en fonction des types de masses d’eau :
On relève ici encore l’influence des secteurs de marais en zone côtière.
En effet, les marais, fortement équipés en plans d’eau, font augmenter la densité de plans d’eau des masses d’eau côtières. Ce biais est atténué dès lors qu’on retire les zones de marais de l’analyse. En se limitant aux plans d’eau hors mares et marais :
L’analyse de la densité numérique de plans d’eau en fonction du type de masse d’eau, en l’absence des mares et des marais, indique qu’il y a relativement plus de plans d’eau en masses d’eau “Cours d’eau” qu’en masses d’eau côtières ou de transition
3.3 Persistance selon le type de masse d’eau
Nous avons enfin observé la proportion des types de persistance des surfaces élémentaires de plans d’eau en fonction des types de masses d’eau :
Ce résultat montre une très forte proportion de plans d’eau intermittents dans les masses d’eau côtières, vraisemblablement liée aux zones de marais sur sable (cf. analyses précédentes).
4 Implantation des surfaces élémentaires de plans d’eau et Hydro-Eco-Régions (HER)
4.1 Les HER de niveau 2 de la zone d’étude
| Nom de la HER | Superficie au sein de la zone d’étude (km²) | Proportion de surface de la zone d’étude (%) | Superficie de marais retenue (km²) | Nombre total de plans d’eau | Densité numérique en plans d’eau par km² | Nombre de plans d’eau hors mares et marais | Densité numérique en plans d’eau hors mares et marais par km² |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TC-aureole cretace | 2182 | 3.0 | 0 | 1557 | 0.71 | 1160 | 0.53 |
| Tables calcaires Sud Loire | 1223 | 1.7 | 0 | 1671 | 1.37 | 1288 | 1.05 |
| TC-Nord Loire-Perche | 13883 | 18.8 | 0 | 40146 | 2.89 | 27821 | 2.00 |
| MA-nord est | 6400 | 8.7 | 45 | 14063 | 2.20 | 11479 | 1.81 |
| MA-sud interieur | 17400 | 23.6 | 873 | 86809 | 4.99 | 52132 | 3.15 |
| MA-ouest | 13327 | 18.1 | 0 | 15231 | 1.14 | 13217 | 0.99 |
| TC - Charentes Poitou | 2248 | 3.0 | 1031 | 4119 | 1.83 | 1427 | 1.17 |
| MA-est interieur | 12381 | 16.8 | 0 | 34885 | 2.82 | 28280 | 2.28 |
| MA-cotes du nord | 4759 | 6.4 | 131 | 8137 | 1.71 | 6954 | 1.50 |
MA = Massif Armoricain et TC = Tables calcaires. Les densités “hors marais” sont calculées en déduisant de la superficie du territoire considérée, la superficie retenue en zone de marais.
4.2 Densités de plans d’eau en fonction des HER
Nous avons ici étudié les densités de plans d’eau en fonction des différentes HER, pour leur partie contenue dans la zone d’étude :
En se limitant aux plans d’eau hors mares et marais :
Et les densités surfaciques :
En limitant aux plans d’eau hors mares et marais :
En conclusion, cette analyse montre que quel que soit le mode de filtrage des données (avec mares & marais ou bien sans mares & marais), et quel que soit le paramètre de densité utilisé (numérique ou surfacique), les plans d’eau sont nettement plus densément implantés au sein de deux hydro-éco-régions : le Massif Armoricain – sud intérieur (plus de 2 fois supérieur à la moyenne des densités), puis en seconde position le Massif Armoricain – est intérieur.
4.2.1 Superficie selon le type de HER
La répartition de la superficie des surfaces élémentaires de plans d’eau, en fonction de leur HER est la suivante :
4.2.2 Persistance selon le type de HER
Nous avons enfin observé la proportion des types de persistance des surfaces élémentaires de plans d’eau en fonction des types de HER :
Cette analyse ne dégage pas de différenciation particulière de persistance des plans d’eau entre les différentes hydro-éco-régions sur la zone d’étude.
5 L’implantation des surfaces élémentaires de plans d’eau est-elle corrélée à la “sévérité des étiages” ?
Dans un premier temps, nous avons estimé ce ratio à l’échelle des bassins versants des masses d’eau, en retenant pour ce calcul le ratio entre le plus fort débit d’étiage et le plus fort débit du module des cours d’eau de la masse d’eau (soit à l’exutoire du bassin versant de la masse d’eau) (cf. 4.1 à 4.4).
Dans un second temps, nous avons apparié chaque plan d’eau sur cours ou situé à moins de 10m d’un cours d’eau, avec les débits moyens QMNA5 et QA du cours d’eau correspondant, lorsque ces débits étaient disponibles (cf. 4.5).
Pour plus d’informations sur les débits moyens QMNA5 et QA issus de la Cartographie nationale consensuelle des débits moyens (modules) et des débits d’étiage (QMNA5) de l’INRAE.
5.1 “Sévérité des étiages” (ratio q5/qa) de la zone d’étude
| Classe de ‘sévérité des étiages’ (ratio q5/qa) à l’exutoire de masses d’eau | Nombre de masses d’eau | Superficie (km²) | Superficie retenue de marais (km²) | Proportion de surface (%) | Nombre total de plans d’eau | Densité numérique en plans d’eau par km² | Nombre de plans d’eau (hors mares et marais) | Densité numérique en plans d’eau (hors mares et marais) par km² |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| <= 40ème | 258 | 18097 | 713 | 24.7 | 79784 | 4.41 | 48945 | 2.82 |
| Entre le 20ème et le 40ème | 166 | 12836 | 539 | 17.5 | 34965 | 2.72 | 26170 | 2.13 |
| Entre le 10ème et le 20ème | 271 | 17870 | 32 | 24.4 | 38487 | 2.15 | 29556 | 1.66 |
| > 10ème | 288 | 24508 | 245 | 33.4 | 54127 | 2.21 | 39103 | 1.61 |
Les densités “hors marais” sont calculées en déduisant de la superficie du territoire considérée, la superficie retenue en zone de marais.
Voici la répartition des bassins versants des masses d’eau et des communes de la zone d’étude, en fonction du ratio entre leur plus fort débit d’étiage et leur plus fort débit de module (soit à l’exutoire du bassin versant pour les masses d’eau). Les résultats sont exprimés en échelle log, les territoires dont le débit de module est nul ou dont le débit d’étiage est nul ne sont donc pas représentés ici :
5.2 Densité en plans d’eau selon la “sévérité des étiages” du bassin versant des masses d’eau
5.2.1 Par classes de “sévérité d’étiage”
Nous avons calculé, à l’échelle du bassin versant des masses d’eau, les densités en plans d’eau en fonction de 4 principales classes de ratio de débits, à l’exutoire de ces masses d’eau :
- QMNA5 inférieur au 1/40ème du module ;
- QMNA5 entre 1/40ème et 1/20ème du module ;
- QMNA5 entre 1/20ème et 1/10ème du module ;
- QMNA5 supérieur au 1/10ème du module.
Comparativement, sans les mares et les marais :
Nous avons également calculé les densité surfaciques :
Et de même sans les mares et les marais :
5.2.2 Distribution des densités en plans d’eau du bassin versant des masses d’eau selon la “sévérité de leur étiage”
Il nous a paru intéressant d’approfondir la distribution des densités numériques et surfaciques en plans d’eau (hors mares et marais) du bassin-versant des masses d’eau en fonction de la sévérité de leurs étiages et d’en établir la droite de régression linéaire :
En conclusion, cette analyse montre que, quel que soit le mode de filtrage des données (avec mares et zones de marais ou bien sans mares et zones de marais), et quel que soit le paramètre de densité utilisé (numérique ou surfacique), on observe un gradient de densité décroissant entre les masses d’eau aux étiages prononcés qui s’avèrent très densément équipées en plans d’eau, vers les masses d’eau aux étiages peu marqués moins densément occupées par les plans d’eau.
Les masses d’eau à étiage le plus sévère (QMNA5 < 40éme module) sont 1,8 à 3 fois plus équipées en plans d’eau que les masses d’eau à étiage le moins marqué (QMNA5 > 10ème module).
5.2.3 Lien de corrélation statistique
Une analyse statistique du lien de corrélation entre la densité numérique en plans d’eau (hors mares et marais) et le ratio de débit (étiage et module) à l’exutoire du bassin versant des masses d’eau montre (pour les masses d’eau de type cours d’eau, dont la distance de cook est inférieure à 4/n) que :
- “p-value” < 2.2e-16
- “R² ajusté” = 0.1037
Il existe donc un lien significatif, de relation inverse, entre le ratio de débit et la densité numérique de plans d’eau : les bassins versant des masses d’eau dans lesquels les étiages sont les plus “sévères” sont également ceux qui statistiquement ont les densités numériques de plan d’eau les plus fortes.
Voici dans les documents suivants, les détails de ce calcul statistique :
##
## Call:
## lm(formula = densite_pehm_hors_mares ~ ratio_q5_qa, data = bv_me_stat_q)
##
## Residuals:
## Min 1Q Median 3Q Max
## -1.62929 -0.36127 0.07138 0.39909 1.17401
##
## Coefficients:
## Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
## (Intercept) -26.83350 0.02839 -945.199 <2e-16 ***
## ratio_q5_qa -2.91552 0.29563 -9.862 <2e-16 ***
## ---
## Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
##
## Residual standard error: 0.537 on 831 degrees of freedom
## Multiple R-squared: 0.1048, Adjusted R-squared: 0.1037
## F-statistic: 97.26 on 1 and 831 DF, p-value: < 2.2e-165.3 Superficie des surfaces élémentaires de plans d’eau en fonction de la “sévérité des étiages” du bassin versant des masses d’eau
Pour les calculs suivants, nous avons apparié le ratio de débit à l’exutoire du bassin versant de la masse d’eau à l’ensemble des surfaces élémentaires de plan d’eau qu’elle comporte, afin de pouvoir étudier leurs superficies selon la sévérité des étiages de la masse d’eau.
Les superficies moyennes et médianes des plans d’eau, tendent à être plus importantes pour les masses d’eau à étiage les plus sévères comparées à celles des masses d’eau dont les étiages sont les moins marqués.
5.4 Persistance et “sévérité de l’étiage” du bassin versant de la masse d’eau
Nous avons enfin observé la proportion des types de persistance des surfaces élémentaires de plans d’eau en fonction de la “sévérité de l’étiage” du bassin versant de la masse d’eau :
Aucune corrélation ne semble se dégager entre persistance des plans d’eau et ratio de débits à l’échelle des masses d’eau de la zone d’étude.
5.5 Répartition des plans d’eau selon la “sévérité de l’étiage” au droit du plan d’eau
Voici maintenant la répartition des surfaces élémentaires de plans d’eau ayant pu bénéficier d’un appariement de valeurs de débits, en fonction de leur ratio Q5/Module.
Pour rappel, il s’agit uniquement des surfaces élémentaires de plans d’eau connectées au réseau hydrographique (connexion nappe, source ou cours d’eau) et situées à moins de 10m d’un tronçon de cours d’eau bénéficiant de valeurs de débits (dont une valeur de module non nulle).
L’échantillon comporte 30 593 surfaces élémentaires de plans d’eau (sur 33 250 considérées comme connectées), auxquelles il faut enlever 12 222 surfaces élémentaires de plans d’eau au droit desquelles le cours d’eau présente un QA moyen ou un débit d’étiage égal à zéro.
En écartant les mares et les marais :
Parmi 30 593 plans d’eau connectés ayant pu bénéficier d’un appariement de débit de cours d’eau (dont 4 871 mares et marais) :
40% (soit 12 222 plans d’eau) présentent un débit d’étiage nul (non représentés sur les précédents graphiques) ;
3% (soit 872 plans d’eau) présentent un débit de module nul (non représentés sur les précédents graphiques) ;
50% (soit 15 431 plans d’eau) présentent un débit d’étiage inférieur au 1/40ème du débit du module ;
13% (soit 3881 plans d’eau) un débit d’étiage entre le 40ème et le 20ème du débit du module ;
15% (soit 4 558 plans d’eau) un débit d’étiage entre le 20ème et le 10ème du débit du module ;
19% (soit 5 847 plans d’eau) un débit d’étiage supérieur au 10ème du débit du module.
Enfin, 40% de ces plans d’eau (soit 12 226 plans d’eau) sont alimentés par des cours d’eau où le QMNA5 estimé est inférieur ou égal à 1l/s, c’est-à-dire des cours d’eau probablement intermittents.
La répartition par percentile des surfaces élémentaires de plans d’eau de la zone d’étude (ayant pu bénéficier d’un appariement de valeurs de débits), en fonction de la ‘sévérité de leurs étiages’, est la suivante :
| . | |
|---|---|
| 10% | 0.0000000 |
| 25% | 0.0000000 |
| 50% | 0.0216760 |
| 75% | 0.0810235 |
| 90% | 0.1568627 |
6 Pour aller plus loin …
Différentes ressources sont accessibles depuis la plateforme de diffusion des données de l’OFB …
6.1 Un document de présentation et cadre d’usage de l’étude
Un document de présentation des objectifs et de la notice d’usage de “l’étude de la pression des plans d’eau sur les milieux aquatiques en Bretagne et Pays de la Loire”.
6.2 Un projet SIG sur Qgis
Un projet SIG proposant une mise en forme valorisée de la donnée permet de restituer la production des différents indicateurs aux différentes échelles de territoires
6.3 Des données géographiques accessibles en flux
Les trois principales données géographiques élaborées dans le cadre de l’étude ainsi que leurs métadonnées :
6.4 Un atlas cartographique de la pression plan d’eau
Un atlas cartographique de l’étude a également été publié aux différentes échelles de territoires, mais n’est pour le moment pas accessible sur un dépôt public en raison de son volume, une solution est à l’étude.
Dans l’attente, il est donc diffusé, à la demande, à l’échelle du territoire d’intérêt :
Hélène ANQUETIL : helene.anquetil@ofb.gouv.fr
Josselin BARRY : josselin.barry@ofb.gouv.fr
6.5 Des données de synthèse
Un tableur de synthèse des indicateurs et densités numériques par territoire permet de consulter rapidement les principaux indicateurs de dénombrement et de densités numériques de surfaces élémentaires de plans d’eau aux différentes échelles de territoire.
6.6 Une plateforme Github
Cette étude a été réalisée à l’aide des logiciels Qgis et R. Le projet R réalisé pour cette étude est accessible depuis github.